岩性特征包括沉积岩的颜色、物质成分、结构、构造、岩石类型及其组合。

苏14井区盒8段砂岩颜色主要有浅灰色、灰白色、深灰色(图 3-A, 3-B, 3-D, 3-E), 反映砂岩沉积环境基本上处在辫状河三角洲平原之氧化环境, 泥岩为深灰色(图 3-C)甚至灰黑色, 并不指示其沉积环境已进入浅水湖区, 而是代表三角洲平原分流河道之间水凼滞流水体的还原环境。在盒8段上部砂岩颜色逐渐转变为棕色、褐色等氧化色调。

图3

Fig.3

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	图3 苏里格气田苏14井区盒8段沉积构造Fig.3 Sedimentary structure in the Member 8 of Xiashihezi Formation of Well Su 14 area of Sulige Gasfield

苏14井区薄片鉴定统计结果表明:盒8段下部与上部比较, 成分成熟度略高。盒8上亚段岩石类型主要以岩屑石英砂岩、石英砂岩、岩屑砂岩为主, 其中岩屑石英砂岩含量为28%~52%, 石英砂岩含量为25%~32%, 岩屑砂岩含量为8%~37%。盒8下亚段岩石类型主要以岩屑石英砂岩和石英砂岩为主, 其中岩屑石英砂岩含量占51%左右, 石英砂岩含量为25%~32%, 成分成熟度不算太高。砂岩以中粗粒为主, 颗粒分选磨圆中等, 细砾岩砾石成分主要为石英岩、燧石及变质岩, 沉积环境对沉积物的改造程度不高, 本区盒8段为较近源的陆上快速堆积作用的产物。

盒8段砂砾岩沉积构造以发育大型槽状、板状交错层理及平行层理为特征(图 3-B, 3-D, 3-E)。砂体底部发育细— 中砾石滞留沉积, 且砂体下部同生泥砾普遍发育, 代表河道侵蚀岸边未固结泥岩而成(图 3-A)。粉砂岩中可见沙纹层理, 泥岩中发育水平层理, 并可见干裂。岩心观察未见浪成交错层理, 亦未见水下滑塌变形层理等, 研究区盒8段沉积时期处于三角洲平原上, 尚未进入湖盆水体, 段长江等(2012)研究成果认为其南边的盒8段沉积已进入湖泊水体。

图4展示了苏14井盒8段7个砂岩样品薄片图像分析粒度概率图, 岩样以中砂— 粗砂为主, 图中样品多数呈两段式分布, 斜率中等— 较大, 跳跃搬运者90%左右, 悬浮段所占比例较少。三段式分布者偶见, 滚动、跳跃和悬浮中仍以跳跃段占主体, 悬浮段和滚动段所占比例较小, 它们属于较典型的河流砂体粒度概率分布。

图4

Fig.4

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	图4 苏14井盒8段砂岩粒度概率图Fig.4 Grain-size probability plot of the Member 8 sandstone of Xiashihezi Formation, Well Su 14

苏里格中部地区盒8段中未见动物化石, 偶见黑色炭化植物茎干(图 3-B), 泥岩中含有丰富的植物叶片化石(图 3-C)。植物化石带和孢粉化石带, 代表半干旱气候条件。

自然伽马(GR)曲线能反映地层中泥质含量, 被广泛应用于致密碎屑岩地层测井相研究。沉积相的重要识别标志之一的垂向层序特征, 一般能在GR曲线上得到很好表征。盒8段均以在底冲刷面之上发育变细的正旋回序列为绝对优势, 砂砾岩也是以发育正递变为主。值得留意的是:相当一部分砂砾岩层底部由于含较多同生泥砾, 影响了自然伽马曲线正旋回序列。向上变粗的反旋回不发育, 并且具逆粒序的砂层也很少, 且厚度规模一般小于2 m, 多夹于碳质泥岩中, 反映出河流决口扇沉积的成因特征。

通过取心段岩电响应关系建立了不同成因类型砂体的测井响应模式。目前, 已识别出主河道充填、心滩、河道边缘、次河道充填、废弃河道、天然堤、决口扇、河间漫滩和河间洼地等多种微相的测井相(图 5)。辫状河道心滩微相的GR曲线一般为低值厚箱型。曲流河道边滩微相的GR曲线也是低值(25~30 API)箱型, 但一般砂体厚度相对较薄些, 且垂向上“ 二元结构” 发育。主河道充填砂岩微相GR曲线为箱型或钟型, 其自然伽马值(30~40 API)略高于心滩和边滩。本区一部分河道砂体底部含较多同生泥砾, 影响了河道砂体GR曲线的正旋回形态。废弃河道的GR曲线为帽型。河道边缘GR曲线为梳状, 表示河道边缘砂体与河道间河漫泥岩呈指状穿插。河道边缘GR曲线为圣诞树型, 代表河道逐渐萎缩。决口扇的GR曲线一般为指状或者突出状。

图5

Fig.5

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	图5 苏14井区不同沉积微相测井曲线解释Fig.5 Logging curve interpretation of different sedimentary microfacies in Well Su 14 area

在辫状河三角洲平原亚相中, 细分出主河道、次河道、堤岸和河漫4个准亚相。进一步细分为河床滞留、心滩、主河道充填、次河道充填、河道边缘、废弃河道、天然堤、决口扇、河漫洼地、河漫滩和河漫沼泽等10多个微相(表 1)。

表1

Table1

表1(Table1)

表1 盒8下亚段辫状河三角洲平原的准亚相、微相划分 Table1 Division of sedimentary subfacies and microfaices for braided delta plain, the lower Member 8 of Xiashihezi Formation

表1 盒8下亚段辫状河三角洲平原的准亚相、微相划分 Table1 Division of sedimentary subfacies and microfaices for braided delta plain, the lower Member 8 of Xiashihezi Formation

主河道准亚相由河床滞留微相、心滩微相和主河道充填微相构成, 还有少量落淤泥质沉积。次河道亚相由次河道充填、河道边缘、串沟河道、废弃河道等微相构成。

3.2.1 河床滞留微相

河床滞留微相由上游搬来的砾石或近处侵蚀河岸的砾石等粗碎屑物在河床底部堆积成断续的砂砾岩构成。砾石成分常见石英和燧石、同生泥砾(图 3-A, 3-B), 砾径为细— 中砾级。砾石常具有叠瓦状向上游方向倾斜的定向排列特点。

河床滞留微相的自然伽马一般为低值或中低值, 如果砾石以石英质砾石为主, 则自然伽马曲线值表现为低值, 构成一个钟型或者箱型的底部。如果砾石中含有同生泥砾或碳质泥砾, 则自然伽马值略升高(图 6); 同生泥砾含量高时甚至使自然伽马成为高值。另外, 河床滞留沉积测井响应具有深侧向电阻率偏大的特点。

图6

Fig.6

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	图6 02-31井辫状主河道河床滞留、河道充填和心滩微相(厚箱型)Fig.6 Channel lag, channel fill and channel bar in braided main channel of Well 02-31(thick box shape)

3.2.2 心滩微相

心滩是形成于辫状河道中的纵向砂坝或斜向砂坝。随着河床不断迁移改道而迁移叠置的心滩, 构成了古代辫状河道中的主要砂体。心滩微相是辫状河道沉积时水动力最强的部位, 砂质分选磨圆较好、成分成熟度较高, 在研究区心滩砂体常作为储气层。多个心滩砂体在垂向上可叠置成为很厚的储气层。砂体中发育大型槽状、板状交错层理、平行层理。心滩砂体GR曲线呈低值箱型或不规则箱型(图 6)。

3.2.3 主河道充填微相

盒8下亚段辫状河道中既有心滩微相, 又有河道充填微相。河道充填微相一般分布于主河道内, 其沉积水动力条件比心滩稍弱些, 常出现间歇性水动力减弱状况, 不像心滩微环境较持续地处于河床相对高能环境。河道充填砂岩中泥质总体含量比心滩砂岩稍高一点, 常以砂岩中泥质极薄夹层或以杂基增多形式出现。在辫状河中, 河道充填砂微相分布于心滩之间或侧翼, 也分布于心滩之上或心滩之下(图 6), 河道充填砂的交错层理层系规模一般要小些。在研究区河道充填砂岩一般形成含气层或极薄气层, 或者干层。

3.2.4 次河道充填微相

提出“ 次河道” 概念是基于这样的思路:通过沉积模式和砂体展布深入研究来提高井间储集层预测精度、编制沉积相平面图时, 储集层发育砂体和储集层欠发育砂体须区别对待。次河道是三角洲平原上分流河道的一部分, 它位于河床中水流速度稍减缓、水动力稍弱的地带。譬如, 河床中逆主流方向的局部回流地带, 流速明显减缓, 水动力条件较弱; 河床两侧丰水期才被洪水淹没的地带也属于次河道。次河道也可以是河道天然堤被冲决之后, 形成的暂时性河道, 即一种很快夭折的河道。次河道沉积砂体中泥质含量相对比主河道稍高。次河道充填砂体自然伽马曲线常呈齿化箱形。次河道砂体的交错层理层系规模比主河道的小些, 在研究区, 次河道中不含心滩微相, 往往不能构成储集砂体(图 7)。

图7

Fig.7

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	图7 01-36井次河道充填和河漫洼地微相Fig.7 Sub-channel fill and interchannel bottomland microfacies of Well 01-36

3.2.5 河道边缘微相和废弃河道微相

河道边缘是河道砂体与河道间泥岩两者交界或交互之处。河道边缘有时呈单砂层式逐渐尖灭, 有时呈多砂层式逐渐尖灭。呈多砂层逐渐尖灭时, 河道砂体微相与河道间泥岩呈指状交错, 当互层的砂岩总体向上没有明显变细时, 河道边缘GR曲线呈梳状, 其包络线近似箱型(图 8)。当互层的砂岩总体向上变细时, 河道边缘GR曲线呈圣诞树型, 其包络线呈钟型(图 9)。

图8

Fig.8

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	图8 0-29井河道边缘微相(梳状)Fig.8 Channel marginal microfacies (comb shape) of Well 0-29

图9

Fig.9

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	图9 2-26井河道边缘微相(圣诞树型)和河道洼地夹决口扇微相Fig.9 River marginal microfacies(Christmas tree shape)and inter-channel bottomland with splay microfaies of Well 2-26

河道边缘砂层与主体砂层同样为正粒序。沉积构造发育小— 中型交错层理、平行层理和沙纹层理。

废弃河道在三角洲体系演化过程中, 是常见到的一种沉积环境。往往下部是主河道, 上部则由于河道侧向迁移而演变为废弃河道。河道遭废弃后, 由于河水主体不再流过, 水动力条件大大减弱而沉积(含)泥质砂岩。废弃河道下部砂体有交错层理, 上部层理和粒序均不明显。废弃河道的GR曲线为帽型(图 10), 其底部GR低值为正常河道砂体, 上部GR值较高代表泥质砂岩充填河道。研究区废弃河道微相总体上不发育。

图10

Fig.10

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	图10 9-52井废弃河道微相(帽状)和河间洼地夹决口扇微相Fig.10 Abandoned channel microfacies(topper shape)and interchannel bottomland with splay microfacies of Well 9-52

3.2.6 天然堤和决口扇微相

堤岸亚相由天然堤和决口扇微相构成。天然堤由细砂岩与粉砂岩及泥质粉砂岩薄互层构成, 分布于分流河道砂体的上部。发育沙纹层理、水平— 波状层理和韵律层理, 还可见钙质结核、炭化植物根等。

在平面上, 堤岸亚相发育于河床沉积的侧翼, 平行河流方向分布; 由于辫状河道稳定性很差, 侧向迁移迅速, 致使天然堤不发育。

决口扇是洪水期河水溢出河道或天然堤决口, 在堤外侧及泛滥平原上形成的扇状堆积物, 通常由分选中等的细— 中砂、粉砂组成。决口扇常夹于河间洼地或河漫滩中, 其厚度1 m左右(图 9, 图10)。有些决口扇通过进一步洪水冲积作用, 可能发展变成了新河道甚至新子三角洲。

3.2.7 河漫洼地、河漫沼泽、河漫滩微相

河漫亚相可进一步分为河漫洼地、河漫沼泽、河漫滩3个微相。河漫沉积是洪水期越岸水体溢出河道, 在河道两侧低洼地中的细粒沉积。当积水洼地被植被覆盖时就发展成沼泽河漫沼泽, 有机质含量较高。河漫亚相岩性主要以泥岩、粉砂质泥岩为主, 沉积构造以波状层理和水平层理为主, 植物茎秆和碎片常见。局部夹透镜体状薄层砂岩, 例如, 河漫洼地和河漫沼泽中可含有暂时性小水道砂岩透镜体。河漫亚相自然伽马曲线呈高值齿型。

苏14-5-27、苏14-6-25、苏14-7-23和苏14-8-26井盒8_下¹砂层组连井剖面图, 显示了叠置心滩砂体顺河道方向展布规模和叠置方式(图 11)。心滩砂体从苏14-5-27、苏14-6-25井开始生长, 初始时, 水动力条件较弱, 砂体中泥质夹层较多, 当时叠置滩体的长2000余米。而后, 往苏14-7-23和苏14-8-26井朝南方向叠置增生, 第1个增生体规模较大, 最厚处达6.7 m, 长度约3200 m。第2个增生体在苏14-8-26井厚约1.9 m, 往南继续增生。心滩砂体生长过程以垂向加积为主, 同时亦向下游方向增生。从砂层组沉积相平面图上看, 叠置心滩砂体宽1000 m左右, 长约4000余米, 呈NNE-SSW方向展布, 略弯曲(图 12)。

图11

Fig.11

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	图11 盒8下1砂层组辫状河道叠置心滩连井剖面Fig.11 Well profile showing braided channel and superimposed bar of the first interval of lower Member 8 of Xiashihezi Formation

图12

Fig.12

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	图12 盒8下1辫状河道叠置心滩沉积相平面图Fig.12 Sedimentary map of braided channel superimposed bar of the first interval of lower Member 8 of Xiashihezi Formation

苏14-1-41、苏14-2-41、苏14-4-40和苏14-6-41井盒8_下²砂层组连井剖面图, 显示了叠置心滩砂体顺河道方向展布的规模和叠置方式, 还有单个心滩砂体。苏14-4-40井盒8_下²的中下部的一个心滩单砂体厚4.1 m。从剖面图上估计, 苏14-1-41、苏14-2-41、苏14-4-40、苏14-6-41井的盒8_下²中上部叠置心滩砂厚4.8~5.88 m, 叠置心滩整体长约4000 m(图 13)。

图13

Fig.13

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	图13 盒8下2砂层组辫状河道叠置心滩和单个心滩连井剖面(图例与图11同)Fig.13 Well profile showing braided river channel, superimposed channel bar and single channel bar of the second interval of lower Member 8 of Xiashihezi Formation

苏14-4-40H水平井跟踪图水平段录井GR和气测显示苏14-4-40井盒8_下²上部心滩顺河道方向往北至少延伸了1600 m, 佐证了苏14-4-40井与14-2-41井盒8_下²上部心滩是连通的(图 14)。

图14

Fig.14

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	图14 苏14-4-40H水平井跟踪图Fig.14 Track figure of the Horizontal Well Su 14-4-40H

苏14井区盒8下亚段广泛发育辫状河心滩, 心滩气层最发育。

研究区盒8下亚段的心滩气层砂体统计的结果列于图15, 包括单个心滩气层砂体和叠置心滩气层砂体(共152个)。含气层砂体一般归为河道充填砂体微相。气层砂体厚度范围是1.1~11.95 m。暂且取单气层大于(含等于)2 m的气层砂体为心滩砂体, 厚度小于2 m气层砂体(数量仅占3%)归为主河道充填砂体。心滩砂体平均厚度是4.73 m(共138个)。单个心滩砂体厚度范围2~6 m, 叠置心滩砂体厚度范围5~12 m。取心滩砂体3~6 m来计算其宽度和厚度。苏里格盒 8下亚段段辫状河心滩砂体宽/厚比取80(穆龙新等, 2002)。那么, 单一心滩砂体宽度是240~480 m, 叠置心滩砂体宽度是400~960 m。心滩长/宽比范围为3~7, 取长/宽值为5。单个心滩长度范围为1200~2400 m。叠置心滩砂体长度2000~3840 m。估计叠置心滩砂体宽度和长度时, 考虑了叠置部分要占其长度的一部分。横向上叠置率估计占80%以上。顺河道方向叠置估计占40%。心滩砂体的定量研究, 为编制沉积相平面图、储集层等厚图提供依据, 为储集层地质建模提供了重要参数; 也为水平井部署提供了理论依据。

图15

Fig.15

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	图15 盒8下亚段心滩储集层厚度分布图Fig.15 Histogram of reservior thickness of channel bar of the lower Member 8 of Xiashihezi Formation

通过苏14井区纵横27条连井剖面对比, 得知盒8下亚段砂体发育, 砂体钻遇率高, 砂体横向连续性较好。辫状分流河道携带的物质中砾质、砂质较多, 底载荷型分流河道向下和侧向侵蚀能力都很强。三角洲平原上, 砂质、砾质快速堆积占据旧河道, 又迫使分流河道频繁摆动迁移, 河道冲开和汇聚频繁, 致使不同级次、甚至不同期次河道砂体与心滩砂体之间相互叠切和连通, 形成大面积分布的、空间上连通性较好的“ 叠覆泛砂体” , 譬如, 图16显示了盒8下亚段辫状河三角洲平原沉积特征。剖面中河道充填砂和心滩砂体积上超过了河漫细粒沉积体积, 横剖面上呈 “ 砂包泥” 图像。盒8_下²砂层组砂体的连通性较好, 储集层普遍发育。但苏14-6-40井基本上处于河道之间, 有少量河道砂体。盒8上亚段过渡为曲流河三角洲平原。

图16

Fig.16

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	图16 苏14-4-37— 苏14-5-39— 苏14-7-40井盒8段沉积相连井剖面Fig.16 Sedimentary facies of well profile of the Member 8 of Xiashihezi Formation for Wells Su 14-4-37— Su 14-5-39— Su 14-7-40

图17显示研究区盒8下亚段砂体较发育区块的砂体分布状况和连通方式。苏14-7-40— 苏14-8-41— 苏14-9-41井各井之间距离约1200 m, 大致顺河道方向展布。盒8下亚段砂体大约三分之二的砂体是连通的, 并且以多层式叠置和侧向连接式方式连通。少量砂体是呈孤立状态的, 且此孤立砂体在其他侧面上有可能是连通的。

图17

Fig.17

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	图17 苏14-7-40— 苏14-8-41— 苏14-9-41井附近盒8下亚段砂体分布状况和连通方式Fig.17 Distribution and communication manner of sandbody of the lower Member 8 of Xiashihezi Formation for Wells Su 14-7-40— Su 14-8-41— Su 14-9-41

为满足气田部署水平井对沉积相图精度的需求, 砂层组沉积相平面图编图方法作了一些改进, 综合考虑以下3个方面指标。

6.2.1 编制沉积相平面图的3个指标

1)砂/地值。砂/地值是碎屑岩地层沉积相编图最常用的指标, 它能直观地反映地层中砂体富集区和欠发育区。对于盒8段、山1段来说, 不同层段砂体发育程度不同, 故它们划分相区的砂/地比临界值不同。譬如, 盒8下亚段砂体发育, 沉积相平面图中主河道砂/地值大于0.30(表 2)。盒8上亚段和山1段的砂体不大发育, 主河道砂/地比临界值大于0.15。

表2

Table2

表2(Table2)

表2 盒8下亚段辫状河三角洲平原沉积相平面图微相划分标准 Table2 Dividing standard of sedimentary facies of the braided river delta plain in the lower Member 8 of Xiashihezi Formation

表2 盒8下亚段辫状河三角洲平原沉积相平面图微相划分标准 Table2 Dividing standard of sedimentary facies of the braided river delta plain in the lower Member 8 of Xiashihezi Formation

2)测井曲线。以GR为主的测井曲线除了判断砂体沉积微相外, 其在沉积相平面图上的应用, 一般应用GR曲线显示一段地层中河道砂体垂向上位置和应用GR曲线的相似性, 辅助判断河道砂体走向和连通性, 井距相对较小时应用效果较好。

3)储渗砂体。砂体中储集层发育状况与其成分成熟度密切相关, 储渗砂层发育状况一定程度上间接地反映了砂体沉积时的水动力条件。因此, 砂体储渗砂体发育状况, 是判断主河道和次河道的重要标志之一。储渗砂体包括有效砂层(气层和含气层)和储水砂层。研究区储渗砂体主要是气层和含气层。根据心滩发育状况, 取单个心滩砂体气层厚度大于(含等于)3.5 m为滩核; 介于2~3.5 m之间为滩缘。当砂层组有效储集层累计厚度大于(含等于)2 m, 砂/地值为0.30~1.0, 归为主河道。砂层组有效储集层累计厚度为0.5~2 m, 砂/地值为0.25~0.8, 归为次河道。当储集层欠发育, 但砂/地比值大于(含等于)0.80, 也归为主河道(表 2)。

6.2.2 已钻水平井资料应用

应用已钻水平井资料编制盒8_下²砂层组沉积相平面图。(1)苏14-4-26H水平井方向角190° , 在斜深3677入靶点后向南约200 m, 钻遇河道间泥岩微相, 故砂体在此弯曲(图 18-1)。(2)苏14-4-40H1应用情况已叙过(图 14及文中说明); (3)苏14-4-40H2水平井方向角170.5° , 水平井录井情况表明盒8_下²砂层延伸较远(图 18-2)。(4)苏14-4-51H1水平井方向角358.7° , 录井表明砂体往北方向延伸较远(图 18-3)。(5)苏14-4-51H2, 水平井方位195° , 在195° 方向约 660 m处遇到非储集层砂体(图 18-4)。已钻水平井所揭示的沉积微相和砂体剖面上的特征, 在编制沉积相平面图和储集砂体平面图时已充分应用(图19)。

图18

Fig.18

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	图18 苏14井区水平井资料在沉积相平面图中应用举例Fig.18 Examples of horizontal well data applied to sedimentary facies map in Well Su 14 area

图19

Fig.19

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	图19 苏14井区盒8下亚段盒8下1砂层组沉积微相和砂体展布(①②③④代表举例的水平井, 与图18对应)Fig.19 Sedimentary microfacies and sandbody distribution of the first interval of lower Member 8 of Xiashihezi Formation in Well Su 14 area (①②③④ show horizontal well examples, corresponding to Fig.18)

以盒8_下²砂层组沉积相平面图为例, 说明沉积相和储集砂体展布状况。盒8_下²砂层组沉积时, 苏28井区处于辫状河三角洲平原上, 有6~7条分流河道由北向南呈条带状分布。盒8_下²砂体展布具有明显辫状河特征, 呈顺河道方向上砂体延伸较远, 连通性较好; 横切河道方向砂体连通性相对较差。总体上讲, 研究区西部辫状主河道和心滩相对不如中东部发育, 而次河道亚相和河漫亚相相对发育, 大部分河道中心滩分布相对孤立, 仅在西北部01-26、01-26c井和0-29、1-29井附近心滩叠置砂体较发育。东部边缘的河道砂体和有效储集层相对欠发育(图 19)。

中东部主河道和心滩都较发育, 2~3条辫状主河道宽介于1500~3000 m之间, 河道左右游荡, 时分时合, 心滩砂体宽约几百米至1 km余, 长1~2 km者居多, 叠置心滩砂体长可达3~4 km。长/宽比值范围3~7(平均值约为5)。心滩根据其发育于砂层组中的位置, 可分为上部滩、中部滩和下部滩。图19中, 据砂体展布规律或趋势预测了一些“ 心滩” 。心滩砂体和主河道砂体构筑的“ 叠覆泛砂体” 顺河道方向连通性较好, 横切河道方向连通性相对差些。中东部的储集层“ 泛连通体” 是最适合水平井整体开发的区块, 水平井应顺着河道展布方向部署。